基于WIFI的安卓智能家居控制與監(jiān)測系統(tǒng)的設計

文/ 韓琛 青島海爾空調器有限總公司 山東青島 266103

1、前言

智能家居監(jiān)測系統(tǒng)就是其中一個重要的應用。智能家居監(jiān)測系統(tǒng)可以劃分為家庭內網、網關、家庭外網三個部分，目前家居監(jiān)測系統(tǒng)設計中，家庭內網的構建多采用基于總線和電力線的有線連接方式，這些連接方式均具有布線復雜、線路易腐蝕、維護不方便等缺點。另外，家庭網關的設計多以單片機作為控制核心，系統(tǒng)軟硬件資源有限，調試和升級均比較困難。利用WIFI網絡，通過客戶端的基于安卓平臺的智能手機，向家居設備的控制端發(fā)送和接受操作控制信號，然后由傳感器、伺服馬達等電子元件實現一系列動作，進而實現家居設備的智能控制。用戶通過類似智能手機這樣的智能終端進行家居設備的控制，實現隨時隨地控制。

2、程序設計原理及實現

2.1 開發(fā)流程

基于WIFI的安卓智能家居控制系統(tǒng)主要針對安卓移動設備，Android的客戶端控制系統(tǒng)設計主要包括用戶界面UI、Socket通信等。安卓應用程序由多個組件構成，而各個組件包括activities、services、content等，每個組件在整個應用程序中可以實現不同的任務，而同時單個組件可被獨立被激活，也可由其他應用程序激活。我們通過客戶端打開家用電器，同時通過socket通信發(fā)送給WIFI接收模塊。WIFI模塊接收端接收socket通信傳遞的數據，然后分析數據，并向端口發(fā)送指令改變端口電位，對家用電器進行開、關通斷、門窗推拉、窗簾升降、冷熱水釋放等的控制。利用煙霧和溫度檢測模塊，對其進行監(jiān)測，當測量數據超過一定閾值時，控制應系統(tǒng)就會向用戶發(fā)送報警短信，在收到報警信息后，用戶可以通過客戶端的控制程序，對家居設備實現遠程控制，進而實現智能化的安防監(jiān)測。

2.2 系統(tǒng)控制開發(fā)設計

系統(tǒng)控制的開發(fā)設計應該充分考慮現代家居對安全性的要求，因此可以將電燈、電視機、開關等電器設備采用RS485總線的方式進行智能化處理，掛載在系統(tǒng)上，讓其可以在網絡上可以被識別。然后可以通過情境模擬進行防盜。如主人外出期間可以通過客戶端的情景界面來進行家居遠程控制，進而實現主人在家的情景模擬。整個控制系統(tǒng)采用總分式結構，移動設備主控模塊為總控制結構，而各個家居電器控制服務器端為分級控制結構。在總分式結構中，每部分都采取模塊化設計結構，由多個傳感器組成。在這種總分式結構中，主控模塊是智能家居系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)的硬件設計部分，采用中央控制器與節(jié)點控制器的分級方式進行設計，結合軟件控制系統(tǒng)實現監(jiān)控。通過其中移動設備客戶端用于通過WIFI無線網絡進行遠程家居電器的控制，包含操作中央控制界面及各個空間控制分界面。中央控制界面用于系統(tǒng)總控，包含有主臥、書房、廚房、客廳等控制界面，用于實現各個房間中的智能家居設備的控制，以及溫度、煙霧監(jiān)測，用于進行家居安全防護，是系統(tǒng)的核心所在。各個分界面為各個空間內智能家電設備的控制界面，包含實現開關、升降、調頻、冷熱水的放水等的操作。

各個家居電器控制服務器端，在接收到手機端發(fā)射的控制信號后，通過電子器件實現、馬達實現相應的操作。在安防方面，根據家居系統(tǒng)中每個室內的溫度和煙霧濃度來進行判斷，當采集到的數據高于指定的閾值或特殊角落有異常動靜時，系統(tǒng)以短信方式向安防用戶報警。通過向用戶發(fā)送警告信息，提醒用戶進行后續(xù)操控。

2.3 程序設計實現

智能手機端基于安卓平臺，使用java語言開發(fā)控制端程序。每一個節(jié)點由無線模塊、監(jiān)測傳感器模塊、外圍設備構成。這里，整個智能家居系統(tǒng)的無線網絡可以分為外網和內網。所謂內網是家庭內部的網絡，是由家庭內部的電器設備與家庭網關組建的網絡。這里的外網是互聯網，指家庭網絡連接到互聯網上。為保證網絡的高性能，結合家居智能設備的特點，在內網各節(jié)點構成的網絡中，采用星型網絡拓撲結構。無論是內網的通信還是外網的通信，整個無線網絡都采用無線網絡通信協議來實現。

為每個家電添加控制器，進而讓每個家電都能在系統(tǒng)中被檢測到。同時還要對每個家電進行網絡標識，使得這些添加了控制器的家用電器可以作為網絡節(jié)點加入到內網中。為每個家用電器設備的操作編程創(chuàng)建相應的類，如為廚房家用電器燈創(chuàng)建ltclick，這里定義數字1表示燈。

（1）編程進行家居電器部件的操作。以燈為例，如果選擇燈的操作，由于前面定義燈為1，因此只要判斷實際接受的數字是否為1來判斷是否選中燈的操作。如果客戶端選擇燈亮的話則發(fā)送控制字符‘a’，控制端接收到字符‘a’后執(zhí)行燈亮的操作，否則執(zhí)行燈滅操作。

（2）設計完成廚房家居控制與監(jiān)測子界面。

（3）參照廚房智能家居與監(jiān)測子界面的流程完成其他各個房間中智能家居與監(jiān)測子界面，最后將各個子界面集成，做成一個智能家居中央控制與監(jiān)測界面，

結語：

本文給出一種基于WIFI的智能家居控制與監(jiān)測系統(tǒng)的設計流程，采用目前流程的移動互聯技術、嵌入式技術、安全防護技術等，通過移動終端實現對家居電器設備的智能控制及溫度、煙霧等的智能監(jiān)測。通過試用，效果明顯，達到了智能控制與安全監(jiān)測的效果，值得推廣使用。